Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Трифторид хлора
Скелетная формула трифторида хлора с некоторыми измерениями
Модель заполнения пространства трехфтористого хлора
Имена
Систематическое название ИЮПАК
Трифтор-λ 3 -хлоран [1] (заместитель)
Другие имена
Хлортрифторид
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.029.301 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 232-230-4
1439
MeSHхлор + трифторид
Номер RTECS
  • FO2800000
UNII
Номер ООН1749
  • InChI = 1S / ClF3 / c2-1 (3) 4 проверитьY
    Ключ: JOHWNGGYGAVMGU-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / ClF3 / c2-1 (3) 4
    Ключ: JOHWNGGYGAVMGU-UHFFFAOYAB
  • F [Cl] (F) F
  • [F -]. [F -]. F [Cl ++]
Характеристики
Cl F 3
Молярная масса92,45  г · моль -1
ВнешностьБесцветный газ или зеленовато-желтая жидкость
Запахсладкий, острый, раздражающий, удушающий [2] [3]
Плотность3,779 г / л [4]
Температура плавления-76,34 ° С (-105,41 ° F, 196,81 К) [4]
Точка кипения11,75 ° C (53,15 ° F, 284,90 K) [4] (разлагается при 180 ° C (356 ° F, 453 K))
Экзотермический гидролиз [5]
РастворимостьРеагирует с бензолом, толуолом, эфиром, спиртом, уксусной кислотой, тетрафторидом селена, азотной кислотой, серной кислотой, щелочью, гексаном. [5] Растворим в CCl 4, но при высоких концентрациях может быть взрывоопасным.
Давление газа175 кПа
Магнитная восприимчивость (χ)
−26,5 × 10 −6  см 3 / моль [6]
Вязкость91,82 мкПа с
Структура
Молекулярная форма
Т-образный
Термохимия [7]
Теплоемкость ( C )
63.9 Дж  · К −1 моль −1
Стандартная мольная энтропия ( S o 298 )
281,6 Дж · К −1  моль −1
Std энтальпия формации (Δ F H ⦵ 298 )
−163,2 кДж моль −1
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ˚)
−123.0 кДж моль −1
Опасности
Основные опасностивзрывоопасен при контакте с органическими веществами, бурно реагирует с водой [3]
Паспорт безопасностиnatlex.ilo.ch
Пиктограммы GHS
Сигнальное слово GHSОпасность
NFPA 704 (огненный алмаз)
4
0
3
W OX
точка возгораниянегорючие [3]
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
ЛК 50 ( средняя концентрация )
95 частей на миллион (крыса, 4 часа)
178 частей на миллион (мышь, 1 час)
230 частей на миллион (обезьяна, 1 час)
299 частей на миллион (крыса, 1 час)
[8]
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
C 0,1 частей на миллион (0,4 мг / м 3 ) [3]
REL (рекомендуется)
C 0,1 частей на миллион (0,4 мг / м 3 ) [3]
IDLH (Непосредственная опасность)
20 частей на миллион [3]
Родственные соединения
Родственные соединения
Пентафторид хлора

Монофторид хлора
Трифторид брома Трифторид
йода

Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Трифторид хлора представляет собой межгалогенное соединение с формулой ClF 3 . Этот бесцветный, ядовитый, коррозионный и чрезвычайно реактивный газ конденсируется в бледно-зеленовато-желтую жидкость, в той форме, в которой он чаще всего продается (под давлением при комнатной температуре). Соединение представляет собой , прежде всего , представляет интерес в качестве компонента в ракетных топлив , при очистке plasmaless и травления операций в полупроводниковой промышленности , [9] [10] в обработке ядерного реактора топлива , [11] и другие промышленные операции. [12]

Подготовка, структура и свойства [ править ]

Впервые он был зарегистрирован в 1930 году Ruff и Крюг , который подготовил его фторирования из хлора ; при этом также получали ClF, и смесь разделяли перегонкой. [13]

3 F 2 + Cl 2 → 2 ClF 3

Молекулярная геометрия из ClF 3 приблизительно Т-образная форма , с одной короткой связью (1,598  Å ) и два длинных облигациями (1,698 Å). [14] Эта структура согласуется с предсказанием теории VSEPR, согласно которой неподеленные пары электронов занимают две экваториальные позиции гипотетической тригональной бипирамиды. Удлиненные осевые связи Cl-F соответствуют гипервалентной связи .

Чистый ClF 3 стабилен до 180 ° C в кварцевых сосудах; выше этой температуры он разлагается по свободнорадикальному механизму на составляющие его элементы. [ необходима цитата ]

Реакции [ править ]

Реакции со многими металлами дают хлориды и фториды ; фосфор дает трихлорид фосфора (PCl 3 ) и пентафторид фосфора (PF 5 ); и сера дает дихлорид серы (SCl 2 ) и тетрафторид серы (SF 4 ). ClF 3 также бурно реагирует с водой, окисляя ее с образованием кислорода или, в контролируемых количествах, дифторида кислорода (OF 2 ), а также фтороводорода и хлористого водорода :

ClF 3 + 2H 2 O → 3HF + HCl + O 2
ClF 3 + H 2 O → HF + HCl + OF 2

Он также преобразует многие оксиды металлов в галогениды металлов и кислород или дифторид кислорода.

Встречается как лиганд в комплексе CsF (ClF
3)
3. [15]

Одним из основных применений ClF 3 является производство гексафторида урана , UF 6 , в процессе переработки и переработки ядерного топлива путем фторирования металлического урана:

U + 3 ClF 3 → UF 6 + 3 ClF

Соединение также может диссоциировать по схеме:

ClF 3 → ClF + F 2

Использует [ редактировать ]

Полупроводниковая промышленность [ править ]

В полупроводниковой промышленности трифторид хлора используется для очистки камер химического осаждения из паровой фазы . [16] Его преимущество состоит в том, что его можно использовать для удаления полупроводникового материала со стенок камеры без необходимости демонтажа камеры. [16] В отличие от большинства альтернативных химикатов, используемых в этой роли, его не нужно активировать с помощью плазмы, поскольку тепла камеры достаточно, чтобы заставить ее разложиться и вступить в реакцию с полупроводниковым материалом. [16]

Ракетное топливо [ править ]

Трифторид хлора был исследован как высокоэффективный хранящийся окислитель в системах ракетного топлива . Однако решение проблем серьезно ограничивает его использование. Джон Друри Кларк резюмировал трудности:

Это, конечно, чрезвычайно токсично, но это меньшая проблема. Это гиперголичносо всеми известными видами топлива и настолько быстро увеличиваются, что задержка воспламенения никогда не измерялась. Он также гиперголичен с такими вещами, как ткань, дерево и инженеры-испытатели, не говоря уже об асбесте, песке и воде, с которыми он реагирует взрывчато. Его можно сохранить в некоторых обычных конструкционных металлах - стали, меди, алюминии и т. Д. - из-за образования тонкой пленки нерастворимого фторида металла, которая защищает основную часть металла, точно так же, как невидимое покрытие оксида на алюминии. предотвращает возгорание в атмосфере. Если, однако, это покрытие расплавлено или счищено и не имеет возможности восстановиться, оператор сталкивается с проблемой борьбы с возгоранием металла и фтора. Чтобы справиться с этой ситуацией, я всегда рекомендовал хорошую пару кроссовок. [17]

Открытие пентафторида хлора сделало ClF 3 устаревшим как потенциальный окислитель ракетного топлива, но в равной степени или даже более опасен для производства, хранения и использования. Ни один из компонентов не использовался ни в одной официальной ракетной двигательной установке.

Предлагаемые военные приложения [ править ]

Трифторид хлора под кодовым названием N-Stoff («вещество N») был исследован на предмет применения в военных целях Институтом кайзера Вильгельма в нацистской Германии незадолго до начала Второй мировой войны . Были проведены испытания макетов укреплений на линии Мажино , и было обнаружено, что это эффективное сочетание зажигательного оружия и отравляющего газа . С 1938 года началось строительство частично бункерного , частично подземного завода по производству боеприпасов площадью 14000 м 2 , промышленного комплекса Фалькенхаген , который должен был производить 90 тонн боеприпасов.N-Stoff в месяц плюс зарин . Однако, к тому времени он был захвачен наступающей Красной Армии в 1945 году завод произвел только около 30 до 50 тонн, на сумму более 100 Немецкий рейхсмарок за килограмм . N-Stoff никогда не использовался на войне. [18] [19]

Опасности [ править ]

ClF 3 - очень сильный окислитель и фторирующий агент. Он чрезвычайно реактивен с большинством неорганических и органических материалов, таких как стекло, и инициирует возгорание многих негорючих материалов без какого-либо источника воспламенения . Эти реакции часто бывают бурными, а в некоторых случаях - взрывными . Сосуды, сделанные из стали , меди или никеля , не потребляют ClF 3, потому что образуется тонкий слой нерастворимого фторида металла, но молибден , вольфрам и титан.образуют летучие фториды и поэтому непригодны. Любое оборудование, которое вступает в контакт с трифторидом хлора, должно быть тщательно очищено, а затем пассивировано , потому что любое оставшееся загрязнение может прожечь пассивирующий слой быстрее, чем он сможет повторно сформироваться. Также известно, что трифторид хлора разъедает материалы, которые, как известно, не подвержены коррозии, такие как иридий , платина и золото . [ необходима цитата ]

Тот факт, что его окислительная способность превосходит кислород, приводит к коррозии по отношению к оксидосодержащим материалам, которые часто считаются негорючими. Сообщается, что трифторид хлора и подобные ему газы воспламеняют песок, асбест и другие материалы с высокой огнестойкостью. Он также воспламенит золу материалов, которые уже были сожжены в кислороде. В результате промышленной аварии пролитая 900 кг трифторида хлора прожгла 30 см бетона и 90 см гравия под ним. [20] [17] Существует ровно один известный метод борьбы с пожарами / тушения, способный справиться с трифторидом хлора - использование азота и инертных газов: окружающее пространство должно быть залито азотом или аргоном. Если этого не сделать, нужно просто держать эту область в прохладном месте до тех пор, пока реакция не прекратится.[21] Соединение вступает в реакцию с подавителями на водной основе и окисляется даже в отсутствие кислорода воздуха, что делает традиционные подавители вытеснения атмосферы, такие как CO 2 и галон, неэффективными. При контакте воспламеняет стекло. [22]

Воздействие больших количеств трифторида хлора в виде жидкости или газа воспламеняет живые ткани. Реакция гидролиза водой протекает бурно, и ее воздействие приводит к термическому ожогу. Продуктами гидролиза в основном являются плавиковая кислота и соляная кислота , которые обычно выделяются в виде кислого пара или пара из-за сильно экзотермического характера реакции.

См. Также [ править ]

  • Дифторид кислорода
  • Фторид хлора
  • Список сотрудников

Заметки [ править ]

^ a Используя данные изСлужбы экономической историииКалькулятора инфляции, мы можем подсчитать, что 100 рейхсмарок в 1941 году приблизительно эквивалентны 540 долларам США в 2006 году. Значения обменного курса рейхсмарок с 1942 по 1944 год фрагментарны.

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Трифторид хлора - Резюме соединения" . PubChem Compound . США: Национальный центр биотехнологической информации. 16 сентября 2004 г. Идентификационные и связанные записи . Проверено 9 октября 2011 года .
  2. ^ ClF 3 / гидразин архивация 2007-02-02 в Wayback Machine в энциклопедии Astronautica.
  3. ^ a b c d e f Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0117» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  4. ^ a b c Хейнс, Уильям М., изд. (2011). CRC Справочник по химии и физике (92-е изд.). CRC Press . п. 4.58. ISBN 978-1-4398-5511-9.
  5. ^ a b Фторид хлора (ClF 3 ). Архивировано 29 октября 2013 г. на Wayback Machine в Guidechem Chemical Network.
  6. ^ Хейнс, Уильям М., изд. (2011). CRC Справочник по химии и физике (92-е изд.). CRC Press . п. 4.132. ISBN 978-1-4398-5511-9.
  7. ^ Хейнс, Уильям М., изд. (2011). CRC Справочник по химии и физике (92-е изд.). CRC Press . п. 5.8. ISBN 978-1-4398-5511-9.
  8. ^ "Трифторид хлора" . Немедленно опасная для жизни или здоровья концентрация (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  9. ^ Habuka, Хитоси; Сукенобу, Такахиро; Кода, Хидеюки; Такеучи, Такаши; Айхара, Масахико (2004). «Скорость травления кремния с использованием трифторида хлора» . Журнал Электрохимического общества . 151 (11): G783 – G787. DOI : 10.1149 / 1.1806391 .
  10. ^ Xi, Ming et al. (1997) Патент США 5,849,092 «Способ очистки камеры трифторидом хлора».
  11. ^ Совет по экологическим исследованиям и токсикологии, (BEST) (2006). Рекомендуемые уровни острого воздействия для отдельных переносимых по воздуху химических веществ: Том 5 . Вашингтон, округ Колумбия: Пресса национальных академий. п. 40. ISBN 978-0-309-10358-9.(доступно из National Academies Press, архивировано 7 ноября 2014 г. на Wayback Machine )
  12. ↑ Boyce, C. Bradford и Belter, Randolph K. (1998) Патент США 6034016 «Способ регенерации галогенированных кислотных катализаторов Льюиса»
  13. ↑ Отто Руфф , Х. Круг (1930). "Über ein neues Chlorfluorid-CIF 3 ". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie . 190 (1): 270–276. DOI : 10.1002 / zaac.19301900127 .
  14. Перейти ↑ Smith, DF (1953). «Микроволновый спектр и структура трифторида хлора». Журнал химической физики . 21 (4): 609–614. Bibcode : 1953JChPh..21..609S . DOI : 10.1063 / 1.1698976 . hdl : 2027 / mdp.39015095092865 .
  15. ^ Шайбе, Бенджамин; Karttunen, Antti J .; Мюллер, Ульрих; Краус, Флориан (5 октября 2020 г.). «Cs [Cl 3 F 10]: пропеллерный [Cl 3 F 10] - анион в своеобразном структурном типе A [5] B [5]» . Angewandte Chemie International Edition . 59 (41): 18116–18119. DOI : 10.1002 / anie.202007019 .
  16. ^ a b c «Очистка камер для сердечно-сосудистых заболеваний на месте» . Semiconductor International . 1 июня 1999 г.[ постоянная мертвая ссылка ]
  17. ^ a b Кларк, Джон Д. (1972). Зажигание! Неофициальная история жидкого ракетного топлива . Издательство Университета Рутгерса. п. 214. ISBN 978-0-8135-0725-5.
  18. ↑ Мюллер, Бенно (24 ноября 2005 г.). «Ядовитый подарок» . Природа . Обзор: Kampfstoff-Forschung im Nationalsozialismus: Zur Kooperation von Kaiser-Wilhelm-Instituten, Militär und Industrie [ Исследование оружия в национал-социализме ] Флориана Шмальца (Wallstein, 2005, 676 страниц). 438 (7067): 427. Bibcode : 2005Natur.438..427M . DOI : 10.1038 / 438427a .
  19. ^ "Германия 2004" . www.bunkertours.co.uk .
  20. ^ График безопасности . Продукты Air
  21. ^ "Руководство по обращению с трифторидом хлора" . Канога Парк, Калифорния: Рокетдайн. Сентябрь 1961 г. с. 24 . Проверено 19 сентября 2012 .
  22. ^ Patnaik, Pradyot (2007). Подробное руководство по опасным свойствам химических веществ (3-е изд.). Wiley-Interscience. п. 478. ISBN 978-0-471-71458-3.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Groehler, Олаф (1989). Der lautlose Tod. Einsatz und Entwicklung deutscher Giftgase от 1914 до 1945 . Райнбек в Гамбурге: Ровольт. ISBN 978-3-499-18738-4.
  • Эббингаус, Анжелика (1999). Krieg und Wirtschaft: Studien zur deutschen Wirtschaftsgeschichte 1939–1945 . Берлин: Метрополь. С. 171–194. ISBN 978-3-932482-11-3.
  • Бут, Гарольд Симмонс; Пинкстон, Джон Тернер-младший (1947). «Фториды галогенов». Химические обзоры . 41 (3): 421–439. DOI : 10.1021 / cr60130a001 . PMID  18895518 .
  • Ю.Д. Шишков; А.А. Опаловский (1960). «Физико-химические свойства трифторида хлора». Российские химические обозрения . 29 (6): 357–364. Bibcode : 1960RuCRv..29..357S . DOI : 10,1070 / RC1960v029n06ABEH001237 .
  • Робинсон Д. Бербанк; Фрэнк Н. Бенсей (1953). «Структуры межгалогенных соединений. I. Трифторид хлора при -120 ° C». Журнал химической физики . 21 (4): 602–608. Bibcode : 1953JChPh..21..602B . DOI : 10.1063 / 1.1698975 .
  • Банки AA; AJ Rudge (1950). «Определение плотности жидкости трифторида хлора». Журнал химического общества : 191–193. DOI : 10.1039 / JR9500000191 .
  • Lowdermilk, FR; Дейнхауэр, Р.Г.; Миллер, ХК (1951). «Опытно-промышленные исследования фтора и его производных». Журнал химического образования . 28 (5): 246. Bibcode : 1951JChEd..28..246L . DOI : 10.1021 / ed028p246 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Национальный реестр загрязнителей - информационный бюллетень по фторидам и соединениям
  • Стандартная справочная база данных NIST
  • CDC - Карманный справочник NIOSH по химической опасности - трифторид хлора
  • WebElements
  • Песок не спасет вас на этот раз , сообщение в блоге Дерека Лоу об опасностях обращения с ClF 3

[1]